DE10019437A1

DE10019437A1 - Method and device for cooling the housings of turbines of jet engines

Info

Publication number: DE10019437A1
Application number: DE10019437A
Authority: DE
Inventors: Alexander Boeck
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-12-20
Also published as: CA2344128C; EP1148221A3; DE50105226D1; CA2344128A1; EP1148221A2; US20020005038A1; EP1148221B1; US6625989B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen der Gehäuse (1) von Turbinen (2, 3) von Strahltriebwerken, bei welchen Kühlluft aus einer Bypass-Strömung abgezweigt und über einen mit einem Absperrorgan (5) versehenen Einlaufkanal (8) der Außenseite des Gehäuses zugeleitet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kühlluft in eine erste Kammer (6) eingeleitet und in dieser volumenmäßig geteilt wird. Ein Teil der Kühlluft wird über Drosselausnehmungen (10) auf das Gehäuse (1) geleitet, während ein anderer Teil über mehrere Rohrleitungen (9) einer zweiten Kammer (7) zugeführt wird, die ringraumförmig das Gehäuse (1) im Bereich einer Niederdruckturbine (3) umschließt.The invention relates to a method and a device for cooling the housings (1) of turbines (2, 3) of jet engines, in which cooling air is branched off from a bypass flow and via an inlet duct (8) provided with a shut-off device (5). is fed to the outside of the housing. According to the invention, the cooling air is introduced into a first chamber (6) and divided by volume therein. Part of the cooling air is directed to the housing (1) via throttle recesses (10), while another part is supplied to a second chamber (7) via several pipes (9), which form the housing (1) in the form of an annular space in the region of a low-pressure turbine (3 ) encloses.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen der Gehäuse von Turbinen von Strahltriebwerken, bei welchem Kühlluft aus einer Bypass-Strömung abgezweigt und über eine mit einem Absperrorgan versehene Leitung der Außenseite des Gehäuses zugeleitet wird.The invention relates to a method for cooling the Turbine casing of jet engines, in which Cooling air is diverted from a bypass flow and via a provided with a shut-off line of the outside of the Housing is fed.

Hinsichtlich der Vorrichtung bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Kühlung der Gehäuse von Turbinen und Strahltriebwerken mit zumindest einem Einlaufkanal zur Ein leitung von Kühlluft aus einer Bypass-Strömung und mit zu mindest einem dem Einlaufkanal zugeordneten Absperrorgan.With regard to the device, the invention relates to a device for cooling the housing of turbines and Jet engines with at least one inlet channel for one Conduction of cooling air from a bypass flow and with at least one shut-off device assigned to the inlet channel.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei Zweistrom-Turbi nen-Luftstrahltriebwerken einen großen, einstufigen Fan vor zusehen, der einen Teil der Luft durch das Kerntriebwerk leitet, während ein anderer Teil der Luftströmung als Bypass durch einen geschlossenen Ringkanal geführt wird. Weiterhin ist es bekannt, zu Zwecken der Spaltkontrolle in einer Hoch druckturbine bzw. einer Niederdruckturbine zur Vermeidung einer verlustreichen Umströmung der Schaufelköpfe die Kopf spiele klein zu halten. Zu diesem Zwecke werden die Gehäuse in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Triebwerks aktiv mit Kühlluft beaufschlagt. Durch die hierdurch bewirkte Ver kleinerung des Gehäuseinnendurchmessers kann das Kopfspiel eingestellt werden.It is known from the prior art for two-stream turbos a large, single-stage fan watch some of the air through the core engine conducts while another part of the air flow as a bypass is guided through a closed ring channel. Farther it is known for purposes of gap control in a high pressure turbine or a low pressure turbine to avoid the head of a lossy flow around the blade heads keep games small. For this purpose, the housing depending on the operating state of the engine charged with cooling air. Due to the Ver The head clearance can be reduced by reducing the inside diameter of the housing can be set.

Der Stand der Technik zeigt unterschiedliche Konstruktionen, um eine geeignete Gehäusekühlung zu erzielen. So ist es bei spielsweise aus der US-PS 4,493,184 bekannt, aus der Bypass- Strömung Kühlluft mittels eines Einlaufkanals abzuzweigen. Diese Kühlluft wird einer Vielzahl von konzentrisch angeord neten Ringkanälen zugeführt, die mit Austrittsöffnungen ver sehen sind, um die Kühlluft auf die Außenwandung der Gehäuse der Turbinen zu leiten. Ähnliche Konstruktionen zeigen die US-Patente 5,540,547, 5,392,614 und 5,305,616. Diese Ausge staltungsformen sind insbesondere bei Triebwerken mit C- Ducts, das heißt mit beidseitig wegklappbaren Fan-Luftkanä len verbreitet.The state of the art shows different constructions, to achieve suitable housing cooling. So it is with known for example from US Pat. No. 4,493,184, from the bypass Flow of cooling air to branch off by means of an inlet duct. This cooling air is arranged in a variety of concentrically Neten ring channels supplied with ver openings are seen to the cooling air on the outer wall of the housing of the turbines. Similar constructions show the U.S. Patents 5,540,547, 5,392,614 and 5,305,616. This Ausge Design forms are particularly for engines with C- Ducts, that means with fan air ducts that can be folded away on both sides len spread.

Als nachteilig erweist es sich bei den vorbekannten Kon struktionen, dass beim Abschalten der Kühlluft die Gehäuse weiterhin dem Ventilationsstrom des Kerntriebwerks ausge setzt sind. Dies führt zu einer Wärmeübertragung, die eine Abkühlung der Gehäuse und damit eine Verringerung des Kopf spaltes bewirkt. Da sich bei bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise bei einem Stillstand des Triebwerks im Flug die Turbinenscheiben wesentlich langsamer abkühlen, als das Gehäuse, kann sich eine Berührung zwischen den Laufschaufeln und dem Gehäuse ergeben, welche zu einer Beschädigung des Triebwerks beim Wiederstart führen kann.It turns out to be disadvantageous in the known Kon structures that when the cooling air is turned off the housing continue to out the ventilation flow of the core engine sets are. This leads to heat transfer, which is a Cooling of the housing and thus a reduction in the head causes gap. Because under certain operating conditions, for example when the engine is in flight the turbine disks cool much more slowly than that Housing, there may be contact between the blades and the housing, which can damage the Engine can lead when restarting.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Konstruktion so wie der Aufbau und die Fertigung der das Kerntriebwerk um schließenden Ringleitungen aufwändig und teuer ist.Another disadvantage is that the construction is so how to build and manufacture the core engine around closing ring lines is complex and expensive.

Die bereits vorgeschlagene Einleitung der Kühlluft in einen Zwischenraum, welcher das Gehäuse der Turbinen umgibt, ist wegen des hohen, dabei auftretenden Drucks, insbesondere bei beidseitig wegklappbaren Fan-Luftkanälen, schwer realisier bar.The already proposed introduction of the cooling air into one Clearance that surrounds the turbine casing because of the high pressure that occurs, especially at Fan air ducts that can be folded away on both sides, difficult to implement bar.

Zudem erweist es sich bei den bekannten Konstruktionen als nachteilig, dass es schwierig ist, auch den in Strömungs richtung gesehen hinteren Teil der Turbinen, insbesondere die Niederdruckturbine geeignet zu kühlen, da die zugeführte Kühlluft sich erwärmt, wenn sie im Bereich der Hochdrucktur bine erstmals auf das Turbinengehäuse geleitet wird.It also proves to be the case with the known constructions disadvantageous that it is difficult even in the flow Direction seen rear part of the turbines, in particular suitable to cool the low pressure turbine, because the supplied Cooling air heats up when in the high pressure door area bine is first directed to the turbine housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, betriebssicherer Anwendbarkeit sowohl eine zuverlässige Kühlung der einzelnen Gehäuse oder Gehäusebereiche von Turbinen gewährleisten und andererseits eine unerwünscht starke Abkühlung bei bestimm ten Betriebszuständen vermeiden.The invention is based on the object, a method and to create a device of the type mentioned at the outset, which with a simple structure and simple, more reliable Applicability both reliable cooling of each Ensure housing or housing areas of turbines and on the other hand an undesirably strong cooling at certain Avoid operating conditions.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombina tionen der beiden unabhängigen Ansprüche gelöst, die jewei ligen Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung.According to the invention, the task is achieved by the combination of features tion of the two independent claims solved, each ligen subclaims show further advantageous Ausgestal tion of the invention.

Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahren ist somit vor gesehen, dass die Kühlluft in eine erste Kammer eingeleitet wird und in dieser Kammer volumenmäßig geteilt wird, wobei ein Teil der Kühlluft aus der ersten Kammer auf die Außen seite des Gehäuses geleitet wird, während ein anderer Teil in eine zweite, der ersten Kammer nachgeordneten Kammer, ge leitet und aus dieser auf die Außenseite des Gehäuses aufge bracht wird.With regard to the method according to the invention is thus before seen that the cooling air is introduced into a first chamber is divided by volume in this chamber, where part of the cooling air from the first chamber to the outside side of the housing is routed while another part in a second, subordinate to the first chamber, ge conducts and from this to the outside of the housing is brought.

Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Lö sung der Aufgabe somit vorgesehen, dass der Einlaufkanal in zumindest eine erste Puffer-Kammer mündet, welche mit Aus trittsöffnungen zur Zuleitung von Kühlluft zur Außenseite des Gehäuses versehen ist und an welche zumindest eine Rohr leitung angeschlossen ist, die zur Weiterleitung eines Teils der Kühlluft in zumindest eine zweite Puffer-Kammer mit die ser verbunden ist, wobei die zweite Puffer-Kammer mit Aus trittsöffnungen für Kühlluft zur Außenseite des Gehäuses versehen ist.With regard to the device according to the invention, Lö Solution of the task thus provided that the inlet channel in at least a first buffer chamber opens out outlet openings for supplying cooling air to the outside of the housing and to which at least one tube line is connected to forward a part the cooling air in at least a second buffer chamber with the water is connected, the second buffer chamber with Aus openings for cooling air to the outside of the housing is provided.

Sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfin dungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich durch eine Reihe er heblicher Vorteile aus. Both the inventive method and the inventions Device according to the invention are characterized by a series considerable advantages.

Durch die Einleitung der Kühlluft in eine erste Kammer, durch die in der ersten Kammer erfolgende volumenmäßige Auf teilung der Kühlluft und zur Weiterleitung zur Kühlluft über die Rohrleitung in die zweite Kammer ist es möglich, fri sche, das heißt kalte Kühlluft sowohl aus der ersten Kammer als auch aus der zweiten Kammer auf die Außenseite des Ge häuses der Turbinen aufzubringen. Die aus dem Stand der Technik bekannte unerwünschte Erwärmung der nachfolgend noch zu nutzenden Kühlluft beim ersten Ausleiten auf die Außen seite des Gehäuses kann somit ausgeschlossen werden.By introducing the cooling air into a first chamber, due to the volume increase in the first chamber division of the cooling air and for transmission to the cooling air the pipeline in the second chamber it is possible to fri cal, that is, cold cooling air both from the first chamber as well as from the second chamber to the outside of the Ge to house the turbines. The state of the art Technology known undesirable heating below cooling air to be used the first time it is discharged to the outside side of the housing can thus be excluded.

Weiterhin vereinfacht sich der Aufbau erfindungsgemäß ganz erheblich, da relativ große Kammern verwendet werden können, die die entsprechenden Teile des Gehäuses der Turbinen um schließen. Es wird somit ein Ringraum gebildet, der gezielt mit frischer Kühlluft beaufschlagt werden kann. Demgegenüber ist eine Lösung aus dem Stand der Technik mit bekannten ringförmigen Rohrleitungen baulich aufwendiger und damit teurer.Furthermore, the structure is completely simplified according to the invention considerable because relatively large chambers can be used around the corresponding parts of the turbine casing conclude. An annular space is thus formed which is targeted can be supplied with fresh cooling air. In contrast is a solution from the prior art with known ring-shaped pipelines structurally complex and therefore expensive.

Da erfindungsgemäß die Kammern einen Ringraum bilden, der die Gehäusebereiche der Turbinen umschließt, ist es auf be sonders einfache Weise möglich, die Kühlung zu steuern bzw. zu regeln. Bei einem Schließen des Absperrorgans wird ein Ringraum gebildet, der nicht von Kühlluft oder von einem Ventilationsstrom beaufschlagt wird. Es ergibt sich somit die Möglichkeit, das Gehäuse thermisch zu isolieren, um eine unerwünschte Abkühlung oder eine zu starke Abkühlung des Ge häuses zu vermeiden.Since according to the invention the chambers form an annular space which encloses the housing areas of the turbines, it is on be particularly simple way to control the cooling or to regulate. When the shut-off element closes, a Annulus formed, not by cooling air or by one Ventilation current is applied. It follows the ability to thermally insulate the housing to a unwanted cooling or too much cooling of the Ge to avoid the house.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil ergibt sich durch die Rohrleitungen, welche die erste Kammer mit der zweiten Kam mer verbinden. Diese Rohrleitungen können sehr einfach aus gebildet sein, wodurch sich eine kostengünstige Konstruk tion, verglichen mit den aus dem Stand der Technik bekannten ringförmigen Rohrleitungen, ergibt. Another significant advantage results from the Pipelines connecting the first chamber with the second mer connect. These pipelines can be made very easily be formed, resulting in an inexpensive construct tion, compared with those known from the prior art annular pipes.

Hinsichtlich des Verfahrens ist in einer bevorzugten Weiter bildung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweilige Kühl luft nach Zuführung zu der Außenseite des Gehäuses abgelei tet wird. Somit werden die einzelnen Bereiche des Gehäuses jeweils mit frischer, kalter Kühlluft beaufschlagt, um auch im Bereich der Niederdruckturbine die gewünschte Kühlung und damit die erforderliche Einstellung des Kopfspaltes zu rea lisieren.With regard to the method is in a preferred further Education of the invention provided that the respective cooling air after supply to the outside of the housing is tested. Thus, the individual areas of the housing fresh cold air is applied to each the desired cooling and in the area of the low pressure turbine so that the required adjustment of the head gap to rea lize.

Die Ausgestaltung des Kammern als Puffer-Kammern ermöglichen den Aufbau gewünschter Druckverhältnisse, ohne dass uner wünscht hohe Drücke auftreten, die insbesondere bei beidsei tig wegklappbaren Fan-Luftkanälen zu hohen mechanischen Be lastungen führen würden.Enable the design of the chambers as buffer chambers the establishment of desired pressure conditions without wishes high pressures to occur, especially with both Fold-away fan air ducts for high mechanical loads would carry burdens.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Kühlluft über Dros seln aus den Kammern abgeleitet werden kann. Hierdurch ist das Strömungsverhalten der Kühlluft gezielt beeinflussbar.It is also advantageous that the cooling air via Dros seln can be derived from the chambers. This is the flow behavior of the cooling air can be influenced in a targeted manner.

Erfindungsgemäß kann die Kühlluft nach Auftreffen auf die Außenseite des Gehäuses nach hinten in einen Kerntriebwerks raum abgeführt werden. Somit ist ein guter Luftdurchsatz vorhanden.According to the invention, the cooling air after striking the Outside of the case backwards into a core engine space can be dissipated. So there is a good air flow available.

Bezüglich der Vorrichtung ist es besonders vorteilhaft, dass sowohl die erste als auch die zweite Puffer-Kammer zumindest teilringförmig ausgebildet sein können. Die Triebwerkskon struktion gestattet somit eine beidseitig wegklappbare Aus gestaltung, die sich insbesondere im Hinblick auf die War tungsfreundlichkeit vorteilhaft auswirkt. Demgegenüber ist es jedoch auch möglich, die beiden Puffer-Kammern als ge schlossenen Ringkammer-Konstruktionen vorzusehen.With regard to the device, it is particularly advantageous that at least both the first and the second buffer chamber can be partially annular. The engine con The structure thus allows the door to be folded away on both sides design that is particularly relevant to war ease of use is beneficial. In contrast is however, it is also possible to use the two buffer chambers as ge closed ring chamber constructions.

Um eine ausreichend volumenmäßige Zuleitung von Kühlluft aus der ersten Kammer in die zweite Kammer sicher zu stellen, ist es besonders vorteilhaft, wenn über den Umfang verteilt mehrere Rohrleitungen vorgesehen sind. Die Rohrleitungen können in günstiger Ausgestaltung so ausgebildet und einge baut sein, dass zur Kompensation von Wärmedehnungen eine Schiebeverbindung mit zumindest einer Puffer-Kammer vor liegt.To ensure a sufficient volume supply of cooling air from the first chamber to the second chamber it is particularly advantageous if distributed over the circumference several pipes are provided. The pipelines can be trained and turned into a cheap design builds that to compensate for thermal expansion Sliding connection with at least one buffer chamber in front lies.

In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, dass die erste und die zweite Puffer-Kammer nach vorn, bezogen auf die Strömungsrichtung der Turbine zu dem Gehäuse abgedichtet sind. Hierdurch kann bei einem geschlossenen Ab sperrorgan die Innenseite der Kammern das Gehäuse thermisch isolieren.In a favorable development of the invention, it is provided hen that the first and the second buffer chamber forward, based on the flow direction of the turbine to the housing are sealed. As a result, with a closed Ab locks the inside of the chambers the housing thermally isolate.

Vorteilhaft ist es, wenn die zweite Puffer-Kammer nach hin ten offen ist, um eine ungestörte Ableitung der Kühlluft zu bewirken. In der zweiten Puffer-Kammer kann zumindest ein Strömungsleitelement vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Beaufschlagung der Außenseite des Gehäuses mit Kühlluft si cher zu stellen.It is advantageous if the second buffer chamber towards ten is open to an undisturbed discharge of the cooling air cause. At least one can be in the second buffer chamber Flow guiding element can be provided to ensure a uniform Applying cooling air to the outside of the housing si to ask.

Die erste Puffer-Kammer ist bevorzugterweise einer Hoch druckturbine zugeordnet, während die zweite Puffer-Kammer im Bereich einer Niederdruckturbine angeordnet ist.The first buffer chamber is preferably a high assigned to the pressure turbine, while the second buffer chamber in the Area of a low pressure turbine is arranged.

Es versteht sich, dass erfindungsgemäß am Umfang des Gehäu ses mehrere Puffer-Kammern angeordnet sein können, die nur jeweils einen Teil-Umfangsbereich des Gehäuses umschließen. Weiterhin ist es auch möglich, in Strömungsrichtung hinter einander mehrere Puffer-Kammern vorzusehen, an Stelle der oben beschriebenen ersten und zweiten Kammer.It is understood that according to the invention on the circumference of the housing ses several buffer chambers can be arranged that only enclose a partial peripheral area of the housing. Furthermore, it is also possible to move downstream to provide each other with several buffer chambers instead of first and second chamber described above.

Die Funktionsweise der Erfindung ergibt sich somit wie folgt: Über einen oder mehrere NACA-Einläufe und Ventile wird Luft aus dem Bypass-Duct den Kammern zugeführt. Aus der oder den ersten Kammern wird die Kühlluft über Drosselbohrungen dem Hochdruckturbinengehäuse zugeleitet. Da die erste Kammer in Strömungsrichtung vorne möglichst dicht zum Flansch des Hochdruckturbinengehäuses abschließt, fließt die Kühlluft im Wesentlichen nur nach hinten in den Kerntrieb werksraum. Über der Niederdruckturbine ist eine kanalförmige zweite Kammer angeordnet, die vorne dicht mit dem Gehäuse der Niederdruckturbine abgeschlossen ist und an ihrem hinte ren Ende geöffnet ist. Über die einzelnen, steckbaren Rohr leitungen ist diese kanalartige Kammer mit der ersten Kammer der Hochdruckturbinenkühlung verbunden, um Kühlluft zur Küh lung der Niederdruckturbine zuzuführen. Durch das Strömungs leitelement kann die zweite Kammer in Unterkammern unter teilt werden, sodass die über die Rohrleitungen zugeführte Kühlluft gleichmäßig am Umfang des Gehäuses der Niederdruck turbine verteilt wird. Die Luft strömt somit axial am Ge häuse der Niederdruckturbine vorbei und tritt am Ende der zweiten Kammer aus, wobei sie sich mit der Ventilationsluft sowie mit der schon vorher ausgetretenen Kühlluft der ersten Kammer, welche die Hochdruckturbine kühlt mischt und über einen Ringkanal an der Schubdüse des Triebwerks in die Umge bung abströmt.The mode of operation of the invention thus arises as follows: Via one or more NACA inlets and valves air from the bypass duct is fed into the chambers. From the or the first chambers, the cooling air is via throttle bores fed to the high pressure turbine housing. Because the first Chamber in the direction of flow as close to the front as possible Flanges the high-pressure turbine housing, the flows Cooling air essentially only to the rear in the core drive workshop. There is a channel-shaped one above the low-pressure turbine second chamber arranged, the front tight with the housing the low pressure turbine is closed and on its rear end is open. About the individual, pluggable tube This channel-like chamber with the first chamber is a pipe the high pressure turbine cooling connected to cooling air for cooling supply to the low pressure turbine. Through the flow the second chamber in subchambers be divided so that the supplied via the pipes Cooling air evenly around the circumference of the housing the low pressure turbine is distributed. The air thus flows axially on the ge housing of the low pressure turbine and enters the end of the second chamber out, dealing with the ventilation air as well as with the cooling air of the first that had already escaped Chamber that cools and mixes the high pressure turbine an annular channel on the thrust nozzle of the engine in the reverse exercise flows out.

Durch die einzelnen Rohrleitungen ist ein freier Zugang zu dem Bereich des Gehäuses der Hochdruckturbine möglich. Hier durch erleichtert sich der Einbau von Versorgung- und Mess leitungen gleichermaßen, wie entsprechende Wartungsarbeiten.Through the individual pipes there is free access to the area of the housing of the high-pressure turbine possible. Here this simplifies the installation of supply and measurement cables as well as corresponding maintenance work.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment game described in connection with the drawing. there shows:

Fig. 1 eine schematische, vereinfachte Teil-Ansicht eines Strahltriebwerks unter Verwendung der erfindungsge mäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic, simplified, partial view of a jet engine using the erfindungsge MAESSEN device,

Fig. 2 eine vergrößerte Teil-Ansicht der Darstellung von Fig. 1, und Fig. 2 is an enlarged partial view of the illustration of Fig. 1, and

Fig. 3 eine vergrößerte, schematische Darstellung der er findungsgemäßen Rohrleitung. Fig. 3 is an enlarged, schematic representation of the inventive pipe.

In Fig. 1 ist im Axialschnitt ein Teil eines einen Fan um fassenden Strahltriebwerks dargestellt. Die einzelnen Kompo nenten sind nur schematisch dargestellt, ihr Aufbau ist aus dem Stand der Technik im Wesentlichen vorbekannt, sodass auf eine detaillierte Diskussion an dieser Stelle verzichtet werden kann.In Fig. 1, part of a jet engine comprising a fan is shown in axial section. The individual components are only shown schematically, their structure is essentially known from the prior art, so that a detailed discussion can be omitted here.

Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1, welches eine Hochdruckturbi ne 2 sowie eine Niederdruckturbine 3 umschließt. Im Bereich der Hochdruckturbine 2 ist eine erste Kammer 6 angeordnet, die über Rohrleitungen 9 mit einer zweiten Kammer 7 verbunden ist. Kühlluft wird über einen Einlaufkanal 8, der mit einem Absperrorgan (Ventil) 5 versehen ist, von einer Bypass-Strömung 4 zugeführt. Fig. 1 shows a housing 1 , which encloses a high-pressure turbine 2 and a low-pressure turbine 3 . A first chamber 6 is arranged in the region of the high-pressure turbine 2 and is connected to a second chamber 7 via pipes 9 . Cooling air is supplied from a bypass flow 4 via an inlet duct 8 , which is provided with a shut-off device (valve) 5 .

Die Fig. 1 zeigt weiterhin folgende Teile des Strahltrieb werks in vereinfachter Darstellung: einen Einlauf 12 für ei nen Verdichter 13, eine Brennkammer 14, eine Schubdüse 15 des Kerntriebwerks, eine Schubdüse 16 des Fans, einen Venti lationsstrom 17 mit einer Zuleitungsströmung 18, einen NACA- Einlauf 19 sowie einen Austrittsspalt 20 der Ventilations strömung 17. Fig. 1 also shows the following parts of the jet engine plant in a simplified representation: an inlet 12 for egg NEN compressor 13 , a combustion chamber 14 , a thrust nozzle 15 of the core engine, a thrust nozzle 16 of the fan, a venti lationsstrom 17 with a supply flow 18 , one NACA inlet 19 and an outlet gap 20 of the ventilation flow 17th

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kammern 6 und 7 sowie der Rohrleitung 9 sind in vergrößerter Darstellung in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Die Fig. 2 zeigt auch die Durchströ mungsverhältnisse durch den Einlaufkanal 8, die erste Kammer 6, die Rohrleitung 9 und die zweite Kammer 7. The inventive design of the chambers 6 and 7 and the pipeline 9 are shown in an enlarged view in FIGS. 2 and 3. The Fig. 2 also shows the Durchströ flow conditions through the inlet channel 8, the first chamber 6, the pipe 9 and the second chamber 7.

Sowohl die erste Kammer 6 als auch die zweite Kammer 7 sind nach vorne jeweils abgedichtet, um einen unerwünschten Ein tritt von Luftmengen der Ventilationsströmung 17 zu verhin dern. Die erste Kammer 8 ist im Wesentlichen als geschlosse ne Kammer ausgebildet und weist in Richtung auf das Gehäuse 1 der Niederdruckturbine 2 mehrere Drosselausnehmungen 10 auf. Durch diese tritt, wie durch die Pfeile dargestellt, Kühlluft auf das Gehäuse 1 aus. Diese Kühlluft wird, wie durch den Pfeil 21 dargestellt, am stromabwärtigen Bereich der Kammer 6 abgeleitet und tritt zwischen den Rohrleitungen 9 aus. Der Gehäusebereich, der sich im Bereich der Rohrlei tungen 9 befindet, wird durch eine aus der Kammer 6 austre tende Kühlluftströmung 22 beaufschlagt. Ein Teil der über den Einlaufkanal 8 zugeführten Kühlluft, der durch den Pfeil 23 dargestellt ist, strömt durch die mehreren Rohrleitungen 9 und tritt in die zweite Kammer 7 ein. Diese ist am strö mungsaufwärtigen Ende ebenfalls zum Gehäuse hin abgedichtet und weist in ihrem Inneren ein Strömungsleitelement 11 auf, durch welches eine Beruhigungskammer 24 gebildet wird. Aus diesem tritt die Luftströmung, wie durch den Pfeil 25 ge zeigt, aus und durchströmt, siehe Pfeil 26, die zweite Kam mer 7, um an deren stromabwärtigen, offenen Ende, wie durch den Pfeil 27 gezeigt, auszuströmen.Both the first chamber 6 and the second chamber 7 are each sealed to the front in order to prevent an undesirable amount of air from the ventilation flow 17 from occurring. The first chamber 8 is essentially designed as a closed chamber and has a plurality of throttle recesses 10 in the direction of the housing 1 of the low-pressure turbine 2 . Through this, as shown by the arrows, cooling air exits the housing 1 . As shown by the arrow 21 , this cooling air is discharged at the downstream region of the chamber 6 and exits between the pipes 9 . The housing area, which is located in the area of the pipeline lines 9 , is acted upon by a cooling air flow 22 emerging from the chamber 6 . A part of the cooling air supplied via the inlet duct 8 , which is represented by the arrow 23 , flows through the plurality of pipes 9 and enters the second chamber 7 . This is also sealed towards the housing at the upstream end and has in its interior a flow guide element 11 , through which a calming chamber 24 is formed. From this, the air flow emerges, as shown by arrow 25 ge, and flows through, see arrow 26 , the second chamber 7 , to flow out at its downstream, open end, as shown by arrow 27 .

Das Absperrorgan 5 kann in Form eines Ventils ausgebildet sein, um die Zuführung von Kühlluft durch den Einlaufkanal 8 zu sperren. Aus der Darstellung der Fig. 2 ergibt sich, dass für diesen Fall der Innenraum der ersten Kammer 6 und der zweiten Kammer 7 einen Isolationsraum bilden, um eine uner wünschte Kühlung des Gehäuses 1 zu verhindern. Mit 28 ist ein Träger für das Absperrorgan 5 dargestellt.The shut-off element 5 can be designed in the form of a valve in order to block the supply of cooling air through the inlet channel 8 . From the illustration in FIG. 2 it follows that in this case the interior of the first chamber 6 and the second chamber 7 form an insulation space in order to prevent undesired cooling of the housing 1 . With 28 a carrier for the shut-off device 5 is shown.

Die Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung die Ausgestal tung der einzelnen Rohrleitungen 9. Im Bereich der Wandung der ersten Kammer 6 ist die Rohrleitung 9 mittels einer Steckverbindung 29 gelagert, welche eine Verschiebung zur Kompensation von thermisch bedingten Längenveränderungen er möglicht. Das stromabwärtige Ende der Rohrleitung 9 ist über einen Flansch 30 und eine Verschraubung 31 fest und dicht mit der Wandung der zweiten Kammer 7 verbunden. Fig. 3 shows an enlarged representation of the Ausgestal processing of the individual pipe lines 9. In the area of the wall of the first chamber 6 , the pipeline 9 is mounted by means of a plug connection 29 , which enables it to be displaced to compensate for thermally induced changes in length. The downstream end of the pipeline 9 is firmly and tightly connected to the wall of the second chamber 7 via a flange 30 and a screw connection 31 .

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlung- und Modifikationsmöglichkeiten.The invention is not based on the embodiment shown limited, rather arise within the scope of the invention various modification and modification options.

Zusammenfassend ist Folgendes festzustellen:In summary, the following can be stated:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zum Kühlen der Gehäuse 1 von Turbinen 2, 3 von Strahltriebwerken, bei welchen Kühlluft aus einer Bypass- Strömung abgezweigt und über einen mit einem Absperrorgan 5 versehenen Einlaufkanal 8 der Außenseite des Gehäuses zuge leitet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kühl luft in eine erste Kammer 6 eingeleitet und in dieser volu menmäßig geteilt wird. Ein Teil der Kühlluft wird über Dros selausnehmungen 10 auf das Gehäuse 1 geleitet, während ein anderer Teil über mehrere Rohrleitungen 9 einer zweiten Kam mer 7 zugeführt wird, die ringraumförmig das Gehäuse 1 im Bereich einer Niederdrucktrubine 3 umschließt. (Fig. 2).The invention relates to a method and an on device for cooling the housing 1 of turbines 2 , 3 of jet engines, in which cooling air is branched from a bypass flow and is supplied via an inlet channel 8 provided with a shut-off element 5 to the outside of the housing . According to the invention it is provided that the cooling air is introduced into a first chamber 6 and divided by volume in this. Part of the cooling air is passed through Dros selausnehmungen 10 to the housing 1 , while another part is fed via several pipes 9 to a second chamber 7 , which encloses the housing 1 in the form of an annular space in the region of a low-pressure turbine 3 . ( Fig. 2).

Reference list

11

Gehäuse
casing

22

Hochdruck-Turbine
High pressure turbine

33rd

Niederdruck-Turbine
Low pressure turbine

44

Bypass-Strömung
Bypass flow

55

Absperrorgan (Ventil)
Shut-off device (valve)

66

erste Kammer
first chamber

77

zweite Kammer
second chamber

88th

Einlaufkanal
Inlet channel

99

Rohrleitung
Pipeline

1010th

Drosselausnehmung
Throttle recess

1111

Strömungsleitelement
Flow control element

1212th

Einlauf für Verdichter
Inlet for compressor

1313

Verdichter
compressor

1414

Brennkammer
Combustion chamber

1515

Schubdüse eines Kerntriebwerks
Thrust nozzle of a core engine

1616

Schubdüse des Fans
Fan nozzle

1717th

Ventilationsströmung
Ventilation flow

1818th

Zuleitung der Ventilationsströmung
Supply of the ventilation flow

1919th

NACA-Einlauf
NACA enema

2020th

Austrittsspalt der Ventilationsströmung Ventilation flow outlet gap

1717th

2121

Luftströmung
Air flow

2222

Luftströmung
Air flow

2323

Luftströmung
Air flow

2424th

Beruhigungskammer
Calming chamber

2525th

Luftströmung
Air flow

2626

Luftströmung
Air flow

2727

Luftströmung
Air flow

2828

Träger für Absperrorgan Barrier for shut-off device

55

2929

Steckverbindung
Connector

3030th

Flansch
flange

3131

Verschraubung
Screw connection

Claims

1. A method for cooling the housing ( 1 ) of turbines ( 2 , 3 ) of jet engines, in which cooling air is branched off from a by-pass flow ( 4 ) and via an inlet channel ( 8 ) provided with a blocking element ( 5 ) from the outside of the housing ( 1 ), characterized in that the cooling air is introduced into a first chamber ( 6 ) and divided by volume in this, part of the cooling air from the first chamber ( 6 ) to the outside of the housing ( 1 ) is passed, while at the other part in a second, the first chamber nachgeord designated chamber ( 7 ) and from this to the outside of the Ge housing ( 1 ) is applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the respective cooling air is derived after supply to the outside of the housing ( 1 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the chambers ( 6 , 7 ) act as buffer chambers.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling air via throttles from the chambers ( 6 , 7 ) is derived.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling air is discharged after striking the outside of the housing ( 1 ) to the rear into a core engine room.

6. Device for cooling the housing ( 1 ) of turbines ( 2 , 3 ) of jet engines with at least one inlet duct ( 8 ) for introducing cooling air from a bypass flow ( 4 ) and with at least one shut-off element assigned to the inlet duct ( 7 ) ( 5 ), characterized in that the inlet channel ( 8 ) opens into at least one first buffer chamber ( 6 ) which is provided with outlet openings for supplying cooling air to the outside of the housing ( 1 ) and to which at least one pipeline ( 9 ) is ruled out, which is connected to at least a second buffer chamber ( 7 ) for passing on part of the cooling air, the second buffer chamber ( 7 ) being provided with outlet openings for cooling air to the outside of the housing ( 1 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that the first ( 6 ) and the second ( 7 ) buffer chamber are at least partially annular.

8. The device according to claim 6, characterized in that the first ( 6 ) and the second ( 7 ) buffer chamber are designed as ring chambers.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the plurality of pipes ( 9 ) distributed over the circumference are provided.

10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the first buffer chamber ( 6 ) to the outside of the housing ( 1 ) with throttle recesses ( 10 ) is seen ver.

11. The device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the first ( 6 ) and the second ( 7 ) buffer chamber are sealed to the front, based on the flow direction of the turbine to the housing ( 1 ).

12. Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the second buffer chamber ( 6 ) is open to the rear.

13. Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that in the second buffer chamber ( 7 ) at least one flow guide element ( 11 ) is arranged.

14. Device according to one of claims 6 to 13, characterized in that the first buffer chamber ( 6 ) is assigned to a high-pressure turbine ( 2 ).

15. Device according to one of claims 6 to 14, characterized in that the second buffer chamber ( 7 ) is associated with a low-pressure turbine ( 3 ).

16. Device according to one of claims 6 to 15, characterized in that a plurality of buffer chambers are arranged on the circumference of the housing ( 1 ).

17. The device according to one of claims 6 to 16, characterized characterized that one behind the other in the direction of flow several buffer chambers are arranged.

18. Device according to one of claims 6 to 17, characterized in that the pipeline ( 9 ) for compensation of thermal expansion is connected to at least one buffer chamber by means of a sliding connection.